DE1276184B

DE1276184B - Arrangement for pulse control of the voltage of direct current consumers

Info

Publication number: DE1276184B
Application number: DEST19323A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Kappius
Original assignee: HANS STILL GES MIT Beschrankter
Current assignee: HANS STILL GES MIT Beschrankter
Priority date: 1962-06-01
Filing date: 1962-06-01
Publication date: 1968-08-29

Description

Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Impulssteuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern, insbesondere Gleichstrommotoren, die über einen Hauptthyristor an eine Gleichstromquelle konstanter Spannung angeschlossen sind, wobei die periodische Sperrung des Hauptthyristors durch eine diesem parallelgeschaltete Reihenschaltung eines Hilfsthyristors und eines Löschkondensators erfolgt, der über einen eine Ladedrossel enthaltenden Hilfskreis aufladbar ist.Arrangement for pulse control of the voltage of direct current consumers The invention relates to an arrangement for pulse control of the voltage of DC consumers, especially DC motors, which have a main thyristor are connected to a direct current source of constant voltage, the periodic Blocking of the main thyristor by a series circuit connected in parallel an auxiliary thyristor and a quenching capacitor takes place via a charging choke containing auxiliary circuit is chargeable.

Eine solche bekannte Anordnung ist nachfolgend an Hand von F i g. 1 und 2 erläutert.Such a known arrangement is shown below with reference to FIG. 1 and 2 explained.

Zwischen der Batterie B mit der Spannung U,9 und einem Gleichstrommotor mit dem Reihenschlußfeld 2 a und dem Anker 2 liegt ein Thyristor 1. Wird ein Steuerimpuls an das Gitter des Thyristors 1 gelegt, so zündet dieser, und die Batteriespannung treibt einen Strom durch den Motor. Da der Thyristor 1 nur einen begrenzten Strom führen kann, muß der Stronifluß bei einer bestimmten Größe des Stromes unterbrochen werden; dies geschieht durch einen Löschkreis mit einem Kondensator4, einer Drosse15, einer Diode 6 und einem Hilfsthyristor 7. Ist der Kondensator 4 mit der eingezeichneten Polarität aufgeladen, so genügt ein Zündirnpuls am Gitter des Hilfsthyristors 7, um die Entladung des Kondensators 4 über die Thyristoren 7 und 1 einzuleiten. Der Entladestrom IE wächst in sehr kurzer Zeit auf den Wert des Stromes I, der aus der Batterie zum Motor fließt. Sobald der Strom im Thyristor 1 als Differenz 1-I£. Null wird, sperrt der Thyristor 1. Der Motorstrom Im wird über die Rücklaufdiode 3 aufrechterhalten, um die Feldenergie abzubauen. Der Kondensator 4 lädt sich über den Thyristor 7, den Motor bzw. die Diode 3 auf die Batteriespannung mit der in Klammern eingezeichneten Polarität auf. Wird nunmehr der Thyristor 1 wieder gezündet, so erfolgt über den Schwingkreis aus Kondensator 4 und Drossel 5 eine Umladung des Kondensators 4 auf annähernd Batteriespannung mit der ohne Klammer eingezeichneten Polarität. Diese Umladung wird ermöglicht durch die Diode 6, die nur eine Stromrichtung im Schwingkreis erlaubt. Die Frequenz fo des Stromes im Schwingkreis wird durch die Kapazität C des Kondensators 4 und die Induktivität L der Drossel 5 nach der Beziehung bestimmt. Die Umladungszeit, die einer Halbperiode der Schwingfrequenz f" entspricht, muß klein sein gegenüber der Stromführungsdauer -cl des Thyristors 1 und der stromlosen Lücke -r. nach F i g. 2. F i g. 2 zeigt den Spannungsverlauf am Motor während einer Hochlaufzeit des Motors. Der Mittelwert der Motorspannung Um ist gestrichelt eingezeichnet. Die Steuerung erfolgt durch Veränderung der Impulsfolgefrequenz bei konstanten Impulsbreiten v..Between the battery B with the voltage U, 9 and a DC motor with the series field 2a and the armature 2 is a thyristor 1. If a control pulse is applied to the grid of the thyristor 1 , it ignites and the battery voltage drives a current through the Engine. Since the thyristor 1 can only carry a limited current, the flow of current must be interrupted when the current reaches a certain level; this is done by an erase circuit having a Kondensator4, a Drosse15, a diode 6 and a auxiliary thyristor 7. If the capacitor 4 is charged with the indicated polarity, then it is sufficient Zündirnpuls the grid of the auxiliary thyristor 7 to the discharge of the capacitor 4 via the thyristors 7 and 1 to initiate. The discharge current IE increases in a very short time to the value of the current I that flows from the battery to the motor. As soon as the current in the thyristor 1 as a difference 1-I £. If it becomes zero, the thyristor 1 blocks. The motor current Im is maintained via the flyback diode 3 in order to reduce the field energy. The capacitor 4 is charged via the thyristor 7, the motor or the diode 3 to the battery voltage with the polarity shown in brackets. If the thyristor 1 is now ignited again, the capacitor 4 is recharged via the resonant circuit comprising capacitor 4 and choke 5 to approximately battery voltage with the polarity shown without brackets. This charge reversal is made possible by the diode 6, which allows only one direction of current in the resonant circuit. The frequency fo of the current in the resonant circuit is determined by the capacitance C of the capacitor 4 and the inductance L of the choke 5 according to the relationship certainly. The recharging time, which corresponds to a half cycle of the oscillation frequency f ", must be small compared to the current-carrying time -cl of the thyristor 1 and the currentless gap -r. According to FIG. 2. FIG. 2 shows the voltage curve at the motor during a run-up time The mean value of the motor voltage Um is shown with a dashed line. The control takes place by changing the pulse repetition frequency with constant pulse widths v ..

Die beschriebene bekannte Anordnung hat vor allem den Nachteil, daß beim Anfahren zuerst der Thyristor 7 gezündet werden muß, damit der Kondensator 4 aufgeladen werden kann. Die Aufladezeit ist außerdem von der Induktivität des Motors abhängig. Daher ist die Dimensionierung des Steuerkreises wesentlich abhängig von den Motordaten.The known arrangement described has the main disadvantage that, when starting up, the thyristor 7 must first be ignited so that the capacitor 4 can be charged. The charging time also depends on the inductance of the motor. The dimensioning of the control circuit is therefore essentially dependent on the motor data.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Steuerung der Spannung von Gleichstromverbrauchern derart auszubilden, daß einerseits die Dimensionierung des Steuerkreises weitgehend unabhängig von der Belastung erfolgen und andererseits der Löschkondensator in den Abmessungen kleiner gehalten werden kann als bei der bekannten Anordnung.The object of the invention is to provide an arrangement for controlling the voltage of direct current consumers in such a way that on the one hand the dimensioning of the control circuit are largely independent of the load and on the other hand the quenching capacitor can be kept smaller than in the dimensions known arrangement.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hilfskreis einen weiteren Hilfsthyristor aufweist und derart angeordnet ist, daß parallel zum Gleichstromverbraucher ein aus Löschkondensator und Ladedrossel bestehender Reihenschwingkreis und der mit diesem in Reihe geschaltete Hilfsthyristor liegt, so daß bei gleichzeitiger Zündung des Hauptthyristors und des weiteren Hilfsthyristors der Löschkondensator in einer Halbperiode der Schwingfrequenz auf eine Spannung aufgeladen wird, die etwa doppelt so groß ist wie die Spannung der Gleichstromquelle.This task is carried out with an arrangement of the type mentioned at the beginning solved in that the auxiliary circuit has a further auxiliary thyristor and such is arranged that a quenching capacitor is parallel to the direct current consumer and charging throttle existing series resonant circuit and the one connected in series with this Auxiliary thyristor is so that with simultaneous ignition of the main thyristor and of the further auxiliary thyristor of the quenching capacitor in a half cycle of the oscillation frequency is charged to a voltage that is about twice the voltage the DC power source.

Die erfindungsgemäße Anordnung findet vor allem Verwendung zur verlustarmen Geschwindigkeitssteuerung von Gleichstromreihenschlußmotoren in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise Flurfördergeräten, bei denen Akkumulatoren als Energiespeicher vorgesehen sind.The arrangement according to the invention is mainly used for low-loss Speed control of direct current series motors in electrically driven Vehicles, for example Floor conveyors where accumulators are provided as energy storage.

Die Steuerfrequenz kann so hoch gelegt werden, daß Geräusche weitgehend vermieden werden.The control frequency can be set so high that noise is largely be avoided.

Die Erfindung wird am Beispiel einer Fahrmotorsteuerung nach F i g. 3 näher erläutert.The invention is illustrated using the example of a traction motor control according to FIG. 3 explained in more detail.

In F i g. 4 ist der zeitliche Verlauf der Motorspannung Um als Funktion der Zeit während eines Hochlaufes angegeben. Gleichzeitig mit der Zündung des Hauptthyristors 1 wird der Hilfsthyristor 8 gezündet, so daß der Kondensator 4 über die Drossel 5 und den Hilfsthyristor 8 im Gegensatz zum bekannten Verfahren auf annähernd die doppelte Batteriespannung mit der ohne Klammer eingezeichneten Polarität aufgeladen wird. Die Ladeschwingung mit der durch den Kondensator 4 und die Drossel 5 bestimmten Frequenz f. wird nach der ersten Halbwelle durch den Hilfsthyristor 8 unterbunden, so daß der Kondensator in der für die Lösung des Hauptthyristors 1 richtigen Polarität aufgeladen ist. Zündet nun der Thyristor 7 nach einer Zeitc:" die größer ist 1 als die Halbperiode -f-, so löscht der Hauptthyrifo stor 1 in bekannter Weise. Die Umladung des Kondensators 4 ist nicht mehr notwendig, da der Kondensator 4 über den Hauptthyristor 1 bei erneuter Zündung wieder auf annähernd doppelte Batteriespannung aufgeladen wird. Der Hilfsthyristor 8 sorgt dafür, daß beim Zünden des Thyristors 7 kein Batteriekurzschluß entsteht.In Fig. 4 shows the course of the motor voltage Um over time as a function of the time during a run-up. Simultaneously with the ignition of the main thyristor 1 , the auxiliary thyristor 8 is ignited, so that the capacitor 4 is charged via the choke 5 and the auxiliary thyristor 8, in contrast to the known method, to approximately twice the battery voltage with the polarity shown without brackets. The charging oscillation with the frequency f determined by the capacitor 4 and the choke 5 is suppressed by the auxiliary thyristor 8 after the first half cycle, so that the capacitor is charged with the correct polarity for solving the main thyristor 1. If the thyristor 7 ignites after a time c: "which is greater than 1 than the half-period -f-, the main thyristor 1 extinguishes in a known manner. The charge reversal of the capacitor 4 is no longer necessary, since the capacitor 4 via the main thyristor 1 at The auxiliary thyristor 8 ensures that no battery short-circuit occurs when the thyristor 7 is ignited.

Die maximale Ladespannung ist unabhängig vom Ladezustand vor der Aufladung; diese Unabhängigkeit ist bei den bekannten Verfahren nicht gegeben.The maximum charging voltage is independent of the state of charge before charging; this independence is not given in the known processes.

Die Steuerung kann sowohl mit veränderlicher Frequenz und konstanter Impulsdauer nach F i g. 2 als auch mit konstanter Frequenz und veränderlicher Impulsdauer nach F i g. 4 betrieben werden. Die letztgenannte Steuerart ist wegen der einfacheren Ausführung des Steuergerätes vorzuziehen.The control can be carried out with both variable frequency and constant pulse duration according to FIG. 2 as well as with constant frequency and variable pulse duration according to FIG. 4 can be operated. The latter type of control is preferable because of the simpler design of the control unit.

Claims

Claim: Arrangement for pulse control of the voltage of direct current consumers, in particular direct current motors, which are connected via a main thyristor to a direct current source of constant voltage, the periodic blocking of the main thyristor by an auxiliary thyristor and a quenching capacitor connected in parallel to this taking place via an auxiliary circuit containing a charging choke is chargeable, characterized in that the auxiliary circuit has a further auxiliary thyristor (8) and is arranged in such a way that a series resonant circuit consisting of a quenching capacitor (4) and charging choke (5) and the auxiliary thyristor (8) connected in series with it are parallel to the direct current consumer , so that with simultaneous ignition of the main thyristor (1) and the further auxiliary thyristor (8), the quenching capacitor (4) is charged in a half cycle of the oscillation frequency to a voltage which is about twice as large as the voltage of the equation power source. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 065 080; AEG-Mitteilungen, 52 (1962), H. 3/4, p. 56; 'VDI-Nachrichten, from

May 2, 1962, p. 8; Elektro Bahnen, 33 (1962), no. 5, pp. 135 and 136; AEG-Druckschrift, Z 32 / RGF 57092, Inf. -Folder 38/10, from August 1961.